Τι δεν ανακυκλώνεται στην αναπνοή των κυττάρων;

Οι κυρίαρχες μορφές ορατής ζωής στη Γη, τα φυτά και τα ζώα, λειτουργούν συμπληρωματικά, κάτι που σίγουρα δεν είναι ατύχημα.

Μια ουσία ζωτικής σημασίας για τη διατροφή των φυτών δεν είναι παρά ένα απόβλητο σε ανθρώπους και άλλα ζώα, και ουσία που απορρίπτεται ως απόβλητο από φυτά απαιτείται από ζώα (και διαφορετικά μέρη του ίδιου φυτικού κυττάρου) για αερόβια αναπνοή. Άλλα μόρια «συντηρούνται» επίσης.

Οι τέσσερις ουσίες που ανακυκλώνονται κατά τη φωτοσύνθεση και την αναπνοή είναι: διοξείδιο του άνθρακα (CO₂), που εκπέμπεται ως απόβλητο στην κυτταρική αναπνοή και χρησιμοποιείται από φυτά για την παραγωγή γλυκόζης, οξυγόνο (Ο₂), που εκπέμπονται ως απόβλητα από φυτά και εισέρχονται από ζώα για να επιτρέψουν την κυτταρική αναπνοή γλυκόζη (C₆Η₁₂Ο₆), που καταναλώνεται στην κυτταρική αναπνοή και παράγεται από CO₂ στη φωτοσύνθεση και νερό(Η₂Ο), το οποίο είναι ένα απόβλητο κυτταρικής αναπνοής, αλλά απαιτείται για φωτοσύνθεση και πλήθος άλλων αντιδράσεων.

Σε ορισμένες μορφές κυτταρική αναπνοή, ωστόσο, οι ουσίες είναι

Φωτοσύνθεση είναι πώς τα φυτά, που στερούνται στόματος και του πεπτικού συστήματος γενικά, παίρνουν τα τρόφιμα τους. Λαμβάνοντας αέριο διοξείδιο του άνθρακα μέσω ανοιγμάτων στα φύλλα τους που ονομάζονται στομάτα, ενσωματώνουν την πρώτη ύλη που χρειάζονται για την κατασκευή γλυκόζης. Μερική από αυτή τη γλυκόζη χρησιμοποιείται από το ίδιο το φυτό στην κυτταρική αναπνοή, ενώ τα υπόλοιπα μπορεί να γίνουν τροφή για τα ζώα.

Το πρώτο μέρος της φωτοσύνθεσης αποτελείται από το ελαφριές αντιδράσεις και απαιτεί μια πηγή φωτός για να προχωρήσει. Το φως χτυπά δομές μέσα στα φυτικά κύτταρα που ονομάζονται χλωροπλάστες, που περιέχουν θυλακοειδή, τα οποία με τη σειρά τους περιέχουν μια ομάδα χρωστικών που ονομάζεται χλωροφύλλη. Το τελικό αποτέλεσμα είναι η συλλογή ενέργειας για το δεύτερο μέρος της φωτοσύνθεσης και η απελευθέρωση αερίου οξυγόνου ως απόβλητα.

Στο σκοτεινές αντιδράσεις, που δεν απαιτούν ηλιακό φως (αλλά δεν επηρεάζονται δυσμενώς από αυτό), το διοξείδιο του άνθρακα συνδυάζεται με πέντε άνθρακα ένωση που ονομάζεται ριβουλόζη-1,5-διφωσφορική για να παράγει ένα ενδιάμεσο έξι-άνθρακα, μερικά από τα οποία τελικά γίνονται γλυκόζη. Η ενέργεια για αυτή τη φάση προέρχεται από ATP και NADPH που παράγονται στις αντιδράσεις φωτός.

Η εξίσωση φωτοσύνθεσης είναι:

6 CO₂ + 6 Ω₂Ο + Ελαφριά Ενέργεια → C₆Η₁₂Ο₆ + 6 O₂

Η κυτταρική αναπνοή είναι η πλήρης οξείδωση της γλυκόζης στα ευκαρυωτικά κύτταρα.

Περιλαμβάνει τέσσερα βήματα: γλυκόλυση, η ανεξάρτητη από οξυγόνο μετατροπή της γλυκόζης σε πυροσταφυλικό · την αντίδραση γέφυρας, η οποία είναι η οξείδωση του πυροσταφυλικού σε ακετυλο συνένζυμο Α, τον κύκλο Krebs, το οποίο συνδύασε το ακετύλιο CoA με το οξαλοξικό για να σχηματίσει μια ένωση έξι-άνθρακα που τελικά μετατρέπεται σε οξαλοξεικό, δίδοντας φορείς ηλεκτρονίων και ATP και το αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων, όπου δημιουργείται το μεγαλύτερο μέρος του ATP της κυτταρικής αναπνοής.

Τα τελευταία τρία από αυτά τα στάδια, που περιλαμβάνουν αερόβια αναπνοή, συμβαίνουν στα μιτοχόνδρια, ενώ η γλυκόλυση συμβαίνει στο κυτόπλασμα. Μια κοινή παρανόηση είναι ότι τα φυτά υφίστανται φωτοσύνθεση αντί κυτταρική αναπνοή; Στην πραγματικότητα, χρησιμοποιούν και τα δύο, χρησιμοποιώντας την προηγούμενη διαδικασία για να κάνουν τη γλυκόζη ως είσοδο για την τελευταία διαδικασία.

Η πλήρης εξίσωση για την κυτταρική αναπνοή είναι

ντο₆Η₁₂Ο₆ + 6 O₂→6 CO₂ + 6 Ω₂O + 36 (ή 38) ATP

Όταν το πυροσταφυλικό δεν μπορεί να υποβληθεί σε επεξεργασία μέσω των αερόβιων αντιδράσεων της κυτταρικής αναπνοής, είτε επειδή δεν υπάρχει αρκετό οξυγόνο είτε ο οργανισμός δεν διαθέτει τα ένζυμα για να το χρησιμοποιήσει, ζύμωση είναι μια εναλλακτική λύση. Αυτό συμβαίνει όταν εκτελείτε ένα γρήγορο σπριντ ή ανυψώνετε βαριά βάρη και μπαίνετε σε "χρέος οξυγόνου" από αυτήν την αναερόβια άσκηση.

Σε αυτή τη διαδικασία του ζύμωση γαλακτικού οξέος, το οποίο εμφανίζεται επίσης στο κυτταρόπλασμα, το πυροσταφυλικό μετατρέπεται σε γαλακτικό οξύ σε μια αντίδραση αναγωγής που δημιουργεί NAD⁺ από την NADH. Αυτό κάνει περισσότερο NAD⁺ διαθέσιμο για γλυκόλυση, το οποίο, μαζί με την απομάκρυνση του πυροσταφυλικού από το περιβάλλον, τείνει να προωθεί τη γλυκόλυση προς τα εμπρός. Το γαλακτικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί από ορισμένα ζωικά κύτταρα, αλλά θεωρείται γενικά ένα απόβλητο προϊόν.

Στη ζύμη, η ζύμωση παράγει την αιθανόλη του προϊόντος με δύο άνθρακες αντί του γαλακτικού. Ενώ εξακολουθούν να είναι απόβλητα, είναι αναμφισβήτητο ότι οι ανθρώπινες κοινωνίες θα φαινόταν πολύ διαφορετικές αν δεν υπήρχε αιθανόλη, το δραστικό συστατικό των αλκοολούχων ποτών σε όλο τον κόσμο.